마그네트론 스퍼터링은 주로 방전 플라즈마 수송, 타겟 에칭, 박막 증착 등의 공정을 포함하며, 마그네트론 스퍼터링 공정에 자기장이 영향을 미칩니다. 마그네트론 스퍼터링 시스템에 직교 자기장이 더해지면 전자는 로렌츠 힘의 영향을 받아 나선형 궤도를 그리며 이동하며, 양극으로 점진적으로 이동하기 위해 끊임없이 충돌해야 합니다. 충돌로 인해 일부 전자가 양극에 도달한 후 에너지가 작아지고 기판에 가해지는 충격열도 크지 않습니다. 또한, 타겟 자기장의 제약으로 인해 전자는 타겟 표면의 방전 경로 내에 있는 영역에서 자기장의 영향을 받아 국소적인 전자 농도 범위가 매우 좁아집니다. 기판 표면 외부, 특히 자기장에서 멀리 떨어진 표면 근처의 영역에서는 자기장의 영향으로 전자 농도가 훨씬 낮고 비교적 균일하게 분포하며, 쌍극자 스퍼터링 조건보다 훨씬 낮습니다(두 작동 가스의 압력 차이가 몇 배나 크기 때문입니다). 기판 표면에 충돌하는 전자 밀도가 낮아 기판 충돌이 낮은 온도 상승으로 인해 발생하는데, 이는 마그네트론 스퍼터링의 주요 메커니즘인 기판 온도 상승이 낮습니다. 또한 전기장만 있는 경우 전자는 매우 짧은 거리를 이동한 후 양극에 도달하며 작동 가스와 충돌할 확률은 63.8%에 불과합니다. 자기장을 추가하면 전자가 양극으로 이동하는 과정에서 나선형 운동을 하며, 자기장은 전자의 궤적을 구속하고 확장하여 전자와 작동 가스의 충돌 확률을 크게 높여 이온화 발생을 크게 촉진하고, 이온화 후 다시 전자가 충돌 과정에 합류하여 충돌 확률을 몇 자릿수 증가시킬 수 있습니다. 전자의 에너지를 효과적으로 사용하여 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있습니다. 플라즈마의 비정상적인 글로우 방전에서 플라즈마 밀도가 증가합니다. 타겟에서 원자를 스퍼터링하는 속도 또한 증가하고, 양이온이 타겟에 충돌하여 발생하는 타겟 스퍼터링이 더욱 효과적이며, 이것이 마그네트론 스퍼터링 증착 속도가 빠른 이유입니다. 또한, 자기장의 존재는 스퍼터링 시스템을 더 낮은 공기압에서 작동하게 할 수 있습니다. 낮은 공기압은 이온이 쉬스층 영역에서 충돌을 감소시킬 수 있습니다. 타겟에 상대적으로 큰 운동 에너지를 충돌시켜 스퍼터링된 타겟 원자와 중성 가스의 충돌을 줄일 수 있습니다. 타겟 원자가 소자 벽으로 흩어지거나 타겟 표면으로 다시 튀어 오르는 것을 방지하여 박막 증착 속도와 품질을 향상시킵니다.
목표 자기장은 전자의 궤적을 효과적으로 제한할 수 있으며, 이는 결국 플라즈마 특성과 목표물 상의 이온 에칭에 영향을 미칩니다.
미량: 타겟 자기장의 균일도를 높이면 타겟 표면 에칭의 균일도가 향상되어 타겟 재료의 활용도가 향상됩니다. 또한, 적절한 전자기장 분포는 스퍼터링 공정의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 따라서 마그네트론 스퍼터링 타겟의 경우, 자기장의 크기와 분포가 매우 중요합니다.
–이 기사는 다음에서 발행합니다.진공 코팅기 제조업체광둥진화
게시 시간: 2023년 12월 14일